电离辐射在半导体器件中引起的光电流的数值模拟

电离辐射在半导体中引起光电流问题是半导体器件辐照效应研究中的一个带普遍性的课题，首先建立描述半导体中光电流过程的普遍性的物理模型，而后模拟一个实际ｐｎ结器件的光电流响应，给出模拟结果。     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应，通过对器件的光电流响应谱的详细研究，分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间，以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质，发现有机发光材料Ａｌｑ３，有机空穴传输材料ｄａｉｍｉｎｅ与金属铝电极之间形成阻挡接触，是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因；而双层器件中有机层Ａｌｑ３与ｄｉａｍｉｎｅ之间的结是双层器件产生高发光效率的原因，正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用，使发光亮度大为提高，结合分区掺杂实验结果，给出了较完善的能带模型．     

稀磁半导体--自旋和电荷的桥梁

稀磁半导体可能同时利用载流子的自旋和电荷自由度构造将磁、电集于一体的半导体器件．尤其是铁磁半导体材料的出现带动了半导体自旋电子学的发展．室温铁磁半导体材料的制备，半导体材料中有效的自旋注入，以及自旋在半导体结构中输运和操作已成为目前半导体自旋电子学领域中的热门课题．稀磁半导体呈现出强烈的自旋相关的光学性质和输运性质，这些效应为人们制备半导体自旋电子学器件提供了物理基础．     

半导体纳米结构物理性质的理论研究--2004年国家自然科学二等奖获奖项目介绍

半导体纳米结构是纳米材料的一个重要组成部分,纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心.半导体纳米结构有多种多样,如自组织量子点、纳米晶体、硅团簇、量子结构等,它们可以制成各种纳米电子学器件.根据以上几类半导体纳米结构,文章介绍的获奖项目提出了研究半导体纳米结构电子结构的四个理论,并利用这些理论研究了它们的电子态和物理性质,发现了许多新的效应.这些理论包括：一维量子波导理论、孤立量子线、量子点的有效质量理论、异质结构的空穴有效质量理论、经验赝势同质结模型.专著〈半导体超晶格物理〉全面系统地介绍了超晶格物理的概念、原理、理论和实验结果,主要总结了获奖项目参加者所在的研究组在超晶格物理研究方面所取得的成果.     

自旋电子学和计算机硬件产业

1988年发现巨磁电阻（GMR）效应，是基于自旋的新电子学的开始。文章介绍观察效应的物理基础，以及这些效应和材料在信息存储上的应用。GMR硬盘（HDD）已经形成了数十亿美元的工业；其后发现的室温隧道磁电阻（TMR）效应已用于制造新关磁随机存储器（MRAM），它正在开创另一个数十亿美元的工业。自旋电子学研究的物理对象是自旋向上和自旋向下的载流子，而传统半导体电子学的对象是电荷为正和电荷为负的载流子，即空穴和电子。电子自旋特性进入半导体电子学，为新的器件创造了机会。为了成功地将电子自旋结合到半导体微电子技术中去，需要解决磁性原子自旋极化状态的控制，以及自旋极化载流子电流的有效注入、传输、控制、操纵和检测。评述了基于电子自旋的新器件原理、新材料的探索以及自旋相干态的光学操纵。     

ZnO一维纳米线及其异质结构的外延生长

一维纳米结构因其优异的光、电特性，在纳米电子学，光电子学器件等方面有重要的应用价值而倍受关注．在一维半导体纳米材料中，ZnO因激子束缚能大（60meV），可在室温获得高效的紫外发光而成为近年来继GaN材料后的又一研究热点．外延生长一维纳米结构ZnO及其量子阱材料除因量子尺寸效应更适宜做室温紫外发光、激光材料与器件外，还因界面和量子限制效应而具有许多新奇的光、电、和力学特性，可应用于纳米光电子学器件，传感器及存储器件，纳米尺度共振隧道结型器件和场效应晶体管的研制和开发．文章着重介绍了目前ZnO一维纳米结构制备，一维ZnO纳米异质结构和一维ZnO／Zn1-xMgxO多量子阱结构的外延生长和研究进展．     

半导体纳米材料和物理

半导体纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分，纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心。文章介绍了半导体纳米材料研究的新进展，包括四个方面：半导体自组织生长量子点，纳米晶体，微腔光子晶体和纳米结构中的自旋电子学。本世纪开始的半导体纳米材料的研究是上世纪半导体超晶格量子阱研究的延续，同时又开辟了一些新的领域，如：单电子的电子学、单光子的光子学，微腔和光子晶体，稀磁半导体和自旋电子的相干输运等，这些研究将为研制在新原理基础上的新器件和实现量子计算、量子通信打下基础。     

半导体器件

一、引 言 所有半导体器件就其用途来说有两类.一类是用于研究某些基本的物理参量.例如金属-绝缘体-半导体二极管,其主要用途是研究半导体表面的性质和钝化技术的性质及效果.又如热电子晶体管可用于研究热电子寿命和载流子通过薄膜时的输运性质.另一类则是应用于实际的电子线路.在生产实践和科学实验中这一类是主要的、大量的.我们可以把半导体器件按其作用性质归为如下四大类.1.双极型器件 这一类器件的主要特点是有两种不同极性的载流子(电子和空穴)参与电荷的输运过程.器件中含有一个或多个p—n结.器件的一些特性主要由少数载流子的输运…     

物理学与新型(功能)材料专题系列介绍(Ⅰ) 金刚石薄膜能成为新一代半导体材料吗?

自从８０年代金刚石薄膜的低压化学汽相淀积获得成功以来，人们对用金刚石薄膜制作高温、高速和大功率器件产生了浓厚的兴趣，因为金刚石的禁带宽，载流子迁移率高，同时具有优异的热学、光学和力学性质．本文对金刚石的电子学特征和金刚石器件的研制现伏作了评述，对发展金刚石器件的若干问题特别是金刚石薄膜的ｎ型掺杂、金刚石膜的异质外延和降低缺陷浓度等作了分析和讨论．金刚石薄膜是一种潜在的新型半导体材料，但要实现器件应用尚需作大量的材料研究．     

漫谈半导体材料及异质结器件

半导体材料与器件在当代信息社会中扮演着核心角色,相关产品几乎渗透了人类生活的各个角落。文章简要回顾了半导体的研究历史,介绍了半导体材料与相关应用,阐述了半导体异质结器件的工作原理,并展示了半导体自旋电子学及低维窄禁带半导体纳米结构的研究现状与发展前景。     

自旋电子学和计算机硬件产业

1988年发现的巨磁电阻(GMR)效应,是基于自旋的新电子学的开始.文章介绍观察效应的物理基础,以及这些效应和材料在信息存储上的应用.GMR硬盘(HDD)已经形成了数十亿美元的工业;其后发现的室温隧道磁电阻(TMR)效应已用于制造新的磁随机存储器(MRAM),它正在开创另一个数十亿美元的工业.自旋电子学研究的物理对象是自旋向上和自旋向下的载流子,而传统半导体电子学的对象是电荷为正和电荷为负的载流子,即空穴和电子.电子自旋特性进入半导体电子学,为新的器件创造了机会.为了成功地将电子自旋结合到半导体微电子技术中去,需要解决磁性原子自旋极化状态的控制,以及自旋极化载流子电流的有效注入、传输、控制、操纵和检测.评述了基于电子自旋的新器件原理、新材料的探索以及自旋相干态的光学操纵.     

异质结

晶体管的发明,使电子技术产生了伟大的变革,而晶体管的核心是半导体p-n结,即同质结. 近年来,一种叫做异质结的半导体结构要],在半导体激光器、发光器件、太阳电池、光电接收器件、晶体管和集成光路等科学技术领域内别开生面,显示了它的优越性. 一、基本物理概念1.什么是异质结     

C/SiC纳米管异质结电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对扶手椅型(4,4)和(6,6)及锯齿型(8,0)和(10,0)C/SiC纳米管异质结的电子结构进行了研究.结果表明两类异质结结构都表现为半导体特性.扶手椅型纳米管异质结形成了Ⅰ型异质结,电子和空穴都限制在碳纳米管部分.锯齿型纳米管异质结中价带顶主要分布在碳纳米管部分及C/SiC界面处,而导带底均匀分布在整个纳米管异质结上.这两种异质结结构在未来纳米器件中具有潜在的应用价值. 关键词： C/SiC纳米管异质结 第一性原理 电子结构     

室温下无耗散的量子自旋流

自旋电子学是近年来凝聚态物理研究中的一个热点．文章介绍了量子自旋流的概念，着重论述了一种新近出现的理论，其预言在一大类空穴掺杂的半导体中存在自旋流．计算了自旋流的大小，并论述了它在室温下无耗散的特性，最后给出了两种在实验中探测自旋流的方案．     

一维螺旋型Se原子链中的Rashba效应和平带性质

探索低维体系电子态的调控规律可以为构筑下一代微纳电子学器件提供理论基础.本文采用第一性原理计算研究了一维螺旋型Se原子链的结构性质和电子性质.结果发现,该结构比直线型结构能量要低得多,且具有动力学和热力学稳定性.能带计算表明,这种螺旋型一维原子链结构是带隙约为2.0 eV的半导体,且在X点附近展现出Rashba型的自旋劈裂.这种特殊的原子链结构便于人们通过应力调控其电子性质.计算结果表明, 5%的拉伸应变就可以将其带隙减小20%,而5%的压缩应变将Rashba能量偏移增大到平衡体积时的2倍多.此外,其价带是一条平带,引入空穴掺杂可以诱导产生磁性,从而使体系转变为半金属.进一步增加空穴掺杂,体系转变为铁磁金属.同样,这种掺杂效应还出现在一维螺旋型Te原子链中.     

纳米级自旋电子学材料取得重要进展

因为纳米级的自旋电子学器件需要在纳米尺度上仍能在较高温度下保持优异性能的高自旋极化率材料，故与半导体相容的半金属铁磁体近来受到高度重视．文章介绍作者在这个方向上研究工作的最新重要进展：通过大规模系统的高精度第一原理计算，作者发现三个3d过渡金属硫系化合物的闪锌矿相具有优异的半金属铁磁性，并且其结构性能适合做成具有足够厚度的薄膜或层状材料，便于应用于纳米级自旋电子学器件。     

用光伏效应研究有机薄膜电致发光器件中的接触性质

首次发现了有机薄膜电致发光器件的光生伏特效应,通过对器件的光电流响应谱的详细研究,分析了不同结构的有机发光器件中的有机半导体之间,以及有机半导体与电极材料之间的半导体接触性质,发现有机发光材料Alq3,有机空穴传输材料daimine与金属铝电极之间形成阻挡接触,是电致发光器件发光和产生光电效应的根本原因,而双层器件中有机层Alq3与diamine之间的结是双层器件产生高发光效率的原因,正是这种结在双层器件中起了局限载流子和激子的作用,使发光亮度大为提高,结合分区掺杂实验结果,给出了较完善的能带模型。     

纳米电子学的最新进展

文章介绍了纳米电子学在自组织生长、器件构造和电学／光学器件应用等方面的最新进展，其中包括：利用流体或极性分子实现了纳米线／管的定向排列；用此方法制成了纳米线逻辑电路和新型纳米线／带薄膜晶体管；研制成功可进行高密度信息存储的单分子层面纳米线交叉电路；进行了半导体CdS纳米线电泵激光和碳纳米管电致发光研究．此外，还对自旋电子学的研究进展进行了简要介绍，对纳米电子学的研究与发展方向提出了建议。     

分子电子学器件研究进展一瞥

文章综述了作为硅半导体CMOS器件的下一代电子学器件——分子电子学器件的研究进展.介绍了分子电子学器件的原理,分子电子学器件的理论与实验分歧的解决情况,分子电子学器件涉及的诸多量子力学效应,以及在分子晶体管研究上实验和理论的最新成果.     

电力电子技术：电子学在工业中的应用

本文从半导体器件的结构原理出发讨论了电子学在工业领域中应用的进展．随着电子学工艺技术的飞速发展，半导体器件的功率容量成量级提高，半导体器件已成为电力电子学的主力军，给电子学进入传统工业领域打下了坚实基础．近年来，电力电子技术与微电子技术的结合产生了新一代的器件：功率集成器件和智能化的斯玛特功率集成电路．它们显示的广阔应用前景，必然对工业产生巨大的影响．